O descoperire stiintifica extraordinara: penta-quark-ul, noua particula subatomica

Este o descoperire ce a fost prezisă încă din anii ’60 însă despre care se credea că face parte mai mult din domeniul science-fiction decât din lumea reală a cercetării. Cu toate astea, specialiştii care lucrează la acceleratorul de particule LHC (Large Hadron Collider), administrat de Organizaţia Europeană pentru Cercetare Nucleară (CERN), au realizat această mare descoperire, transformând ficţiunea în realitate: noua particulă subatomică, penta-quark-ul. Această nouă formă de materie a fost descoperită în cadrul experimentului LHCb, potrivit unui studiu publicat în Physical Review Letters. Specialiştii spun că studierea proprietăţilor penta-quark-ului le permite să înţeleagă mai bine modul în care este constituită materia obişnuită - protonii şi neutronii care formează baza vitală a fiecăruia dintre noi.

Descoperire prezisă în 1964

Aşa cum aminteam la început, existenţa penta-quark-ului, particulă subatomică, a fost prezisă în 1964, de doi fizicieni, Murray Gell Mann, laureat al premiului Nobel pentru fizică pe 1969, şi George Zweig, care lucrau în mod independent unul de celălalt, potrivit bbc.com. Ei au propus, practic, o teorie potrivit căreia existenţa particulelor cunoscute sub numele de barioni (formaţi din trei quark-uri, cum sunt protonul şi neutronul) şi mezoni (formaţi din două quark-uri) ar putea fi explicată mai bine dacă s-ar lua în considerare faptul că, la rândul lor, aceştia ar fi compuşi din alte particule, care, în cele din urmă, au primit numele de „quark-uri”. Acest model a dus la prezicerea unor alte particule, precum penta-quark-ul, compus din patru quark-uri şi un anti-quark, o antiparticulă.

Ca să explicăm puţin ce loc ocupă penta-quark-ul în fizica moleculară, trebuie să mergem la definiţia materiei. Materia este formată din molecule şi moleculele din atomi care definesc elementele chimice, descoperite la sfârşitul secolului al XVIII-lea de Antoine Lavoisier. După descoperirea periodicităţii elementelor şi a tabelului lui Mendeleev, în a doua jumătate a secolului al XIX-lea, s-a ajuns, la începutul secolului al XX-lea, la descoperirea faptului că atomii au un nucleu dens, punctiform şi masiv în jurul căruia oscilează electronii. Ulterior, savanţii au descoperit că nucleul atomic este divizibil şi conţine nucleoni - protoni şi neutroni -, iar apoi s-a prezis că nucleonii sunt la rândul lor compuşi din „quark-uri”, particule indivizibile, elementare, precum electronii.

O reuşită ştiinţifică extraordinară

Ca importanţă, această descoperire este similară celei care a zguduit lumea în 2012: boson-ul lui Higgs sau „particula lui Dumnezeu”. Bosson-ul este, în fapt, o altă particulă subatomică. Atunci, într-o reuşită ştiinţifică extraordinară, cercetătorii de la CERN au anunţat că au descoperit o nouă particulă subatomică, un element de bază aflat la temelia Universului, care s-a dovedit a fi celebrul boson imaginat şi numit cu o jumătate de secol înainte de fizicianul Peter Higgs. Bosonul lui Higgs este considerat de fizicieni cheie de boltă pentru structura fundamentală a materiei, o particulă elementară care dă masă unui număr mare de alte particule, potrivit Modelului standard din fizica particulelor, care descrie felul în care Universul este alcătuit.

De-a lungul timpului, mai multe echipe de cercetători au anunţat că au descoperit penta-quark-uri, însă experimentele ulterioare anunţurilor le-au infirmat spusele. Fizicienii de la LHC au studiat modul în care o particulă subatomică numită Lambda b se transformă în alte trei particule, în cadrul experimentului LHCb. Analizele au stabilit că stările intermediare erau cumva implicate în producerea celor trei particule. „Am analizat toate posibilităţile pentru aceste semnale şi am ajuns la concluzia că pot fi explicate numai prin stările penta-quark”, a declarat fizicianul Tomasz Skwarnicki, de la Universitatea Syracuse, din SUA, membru al echipei de cercetători. În urma analizelor datelor colectate, cercetătorii de la CERN au stabilit existenţa penta-quark-ului.

Purtătorul de cuvânt al LHCb, Guy Wilkinson, a declarat: „Penta-quark-ul nu este orice fel de particulă, reprezintă o modalitate de a agrega quark-uri, adică constituenţii fundamentali ai protonilor şi neutronilor, într-un tipar care este pentru prima dată observat în ultimii 50 de ani de cercetări experimentale”.

Ce urmează?

Următoarea misiune a savanţilor CERN este rezolvarea misterului materiei întunecate, care reprezintă până la 96% din masa Universului şi poate fi detectată doar prin influenţa pe care o are asupra materiei vizibile din jurul ei, dar şi demonstrarea teoriei supersimetriei. Prin reluarea coliziunilor de particule în cadrul LHC se vizează descifrarea tuturor principiilor de funcţionare ale Modelului Standard, dar şi realizarea unor noi descoperiri într-un domeniu inovator, denumit „Noua fizică”.